埋地管道原油停输时间的计算

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1、第39卷第4期当代化工Vo1．39，No．42010年8月ContemporaryChemicalIndustryAugust，2010埋地管道原油停输时间的计算术王琪，马贵阳，付丽(1．广东石油化工学院，广东茂名525000；2．辽宁石油化工大学，辽宁捌顷113001)摘要：在建立埋地输油管道周围土壤温度场的物理模型时，大多认为温度分布是关于管道中心对称的，因此只考虑对称的一侧，且都为二维计算，简体化了很多方面，这样的考虑是不精确的。结合横向，纵向建立了三维运算模型，使土壤温度场的模拟更接近现实，模拟的结果更加精确。关键词：埋地管道；土壤温度场；停输；数

2、值计算中图分类号：TE832文献标识码：A文章编号：1671--0460(2010)04--0433—03石油作为一个国家的血液，多采用管道输送，边界条件：0；：一)(2)oy而为了降低粘度，减少摩阻损失和防止凝管，加热OT输送是国内埋地长输管道的主要输送方式，且长输y=R；．=一：^(一)(3)管道大多采用埋地敷设。但由于受自然环境、人为因素破坏及输送工艺变化等的影响，不可避免的发；iS=(4)生停输事故。在停输过程中，当管内油品温度降低初始条件：仁0，(5)到一定值后，可能造成凝管事故，给管道再启动带2土壤温度场计算及停输时间确定来极大困难。因此，准确

3、计算出管道的停输降温及允许停输时间，对指导油田的输油生产、管道安全某热油管道管径~=529m／n，埋地深度H=I．53运行和节能降耗具有重要意义【。研究输油管道非ITI，土壤的导热系数A。=1．512W／(m·℃)，土壤的导稳态热力过程的关键是分析管道周围土壤温度场温系数a=0．0025m，土壤表面对大气的放热系数分布。Ot=17．5W，(m2·℃)，管内油品与管外壁土壤间的当量换热系数=117W／(m2·℃)，初始油温T．=52℃，1原油停输时间的计算土壤初始温度T~=10℃，计算下边界温度为8℃，地1．1计算步骤面空气温度=一20oC，平均流量为325

4、m／h，油品由于管内油品的温降是由管内油品和周围土凝点为27℃。壤温度场相互影响的，所以研究停输时油品的温降必须知道停输时土壤温度场的情况，所以首先我先通过用有限元的方法编辑三维温度场的模拟程序，计算出输油稳定时土壤温度场的情况，然后再在这个基础上再编辑程序模拟出管内油温的变化，找出越赠温降最大的断面和停输时间。1．2数学模型及计算结果分析本文根据三维非线性热传导方程，利用传热模型，采用有限单元法，受大气温度季节性变化影响的原油管道土壤温度场进行了数值计算。导热方距离／kin图1埋深1．38m轴向温降图程：Fig．1Theaxialtemperatured

5、ropmapatburieddepth1．38mc万—OaT—f=—a—(lI五—a—)／f+专—a—ylI—a—]Jl+丢—a—z(lI—a—z)J}㈩，＼1／、计算输送热油一定时间后的土壤温度场分布收稿日期：2010．02—09作者简介：王琪(1982一)，女，辽宁抚顺人，助教，广东石油化工学院，从事油气储运工程方面的研究。wangqi1982．good@163．com。当代化工第39卷第2期断面，温降最大及停输的确定。取地面以下5m×5m区域进行计算。计算中采用三节点三角形单元进O行单元划分。图1为埋深1．38m，10，40，80，150，180，2

6、45，250h的土壤轴向温降图。』．6蜘图2-6分别管道输油40，100，150，200，250h＼109．4461S后土壤温度场的分布曲线。8．64972Ol2345X图5输油200h后土壤温度场径向分布(45km)Fig．5Oiltransportationtwohundredhourslater，thedistributionofsoiltemperature-05图2输油40h后土壤温度场径向分布(45km)Fig．2Oiltransportationfortyhourslater，thedistributionof5432105432109．42

7、443一soiltemperaturefield(45km)—-8．7392UlZj4)图6输油250h后土壤温度场径向分布(45km)Fig．6Oiltransportationtwohundredandfiftyhourslater，thedistributionofsoiltemperaturefield(45hn)从图2一图6中可以看到，土壤温度场中等温线大致呈椭圆形并接近圆形。管路周围的等温线上密下疏。这主要因为给定的热油输送过程为52，而地面温度只有一20℃管路往上散失的热流密度大。X，由于钢管的导热能力强，管外壁在启输很短时间便图3输油100

8、h后土壤温度场径向分布(45kin)达到稳定状态，随时间变化温度值